- •Электроника и схемотехника
- •Аналоговых электронных
- •Устройств
- •Учебное пособие
- •1. Полупроводниковые приборы
- •1.1. Полупроводниковые диоды
- •1.1.1. Устройство и классификация полупроводниковых диодов
- •1.1.2. Физические процессы в p-n-переходе
- •1.1.3. Работа диода при подключении внешнего обратного напряжения
- •1.1.3.1. Тепловой ток диода
- •1.1.3.2. Токи генерации и утечки в реальных диодах
- •1.1.4. Работа диода при подключении внешнего прямого напряжения
- •1.1.5. Основные параметры диодов
- •1.1.5.1. Сопротивления диода
- •1.1.5.2. Емкости диода
- •1.1.6. Типы полупроводниковых диодов
- •1.1.6.1. Выпрямительные диоды
- •1.1.6.2. Стабилитроны
- •1.1.6.3. Варикапы
- •1.1.6.3.1. Вольт-фарадная характеристика варикапа
- •1.1.6.3.2. Добротность варикапа
- •1.1.6.4. Туннельный диод
- •1.1.6.4.1. Принцип квантово-механического туннелирования
- •1.1.6.4.2. Вольт-амперная характеристика туннельного диода
- •1.1.6.5. Импульсные диоды
- •1.1.6.6. Диоды с накоплением заряда
- •1.1.6.7. Диоды с барьером Шоттки
- •1.1.6.8. Лавинно пролетные диоды
- •1.1.6.9. Фотодиод
- •Рассмотрим общие характеристики фотодиодов.
- •1.2. Биполярные транзисторы
- •1.2.1. Устройство и режимы работы транзистора
- •1.2.2. Физические процессы, протекающие в транзисторе, работающем в активном режиме
- •1.2.3. Схемы включения, основные характеристики и параметры транзисторов
- •1.2.3.1. Схема включения транзистора с общей базой (об)
- •1.2.3.2. Основные параметры транзистора с об
- •1.2.3.3. Схема включения транзистора с общим эмиттером (оэ)
- •1.2.3.4. Выходные и входные характеристики транзистора , включенного по схеме с оэ
- •1.2.3.5. Параметры транзистора, включенного по схеме с оэ
- •1.2.3.6. Схема включения транзистора с общим коллектором (ок)
- •1.2.3.7. Параметры транзистора с ок
- •1.2.4. Эквивалентные схемы транзисторов
- •1.2.4.1. Эквивалентная схема транзистора в виде модели Эберса-Молла
- •1.2.4.2. Дифференциальные параметры и малосигнальные эквивалентные схемы транзистора
- •1.2.4.3. Эквивалентная схема транзистора в h-параметрах
- •1.2.4.5. Эквивалентная схема транзистора в y-параметрах
- •1.2.5. Инерционные свойства биполярного транзистора. Зависимость параметров биполярного транзистора от частоты.
- •1.2.5.1. Процессы в схеме с общей базой
- •1.2.5.2. Процессы в схеме с оэ
- •1.3. Полевые транзисторы
- •1.3.1. Транзисторы с управляющим p-n-переходом.
- •1.3.1.1. Устройство и принцип работы полевого транзистора с управляющим p-n-переходом
- •1.3.2. Полевой транзистор, включенный по схеме с ои а) с n-каналом,
- •1.3.2. Дифференциальные параметры.
- •1.3.3. Полевые транзисторы с изолированным затвором.
- •1.4. Тиристоры
- •1.5. Интегральные схемы
- •1.6. Полупроводниковые датчики и индикаторные приборы
- •1.6.1. Полупроводниковые датчики температуры
- •1.6.2. Магнитополупроводниковые приборы
- •1.6.3. Приборы с зарядовой связью
- •1.6.4. Фотоэлектрические приборы. Понятие об оптоэлектронных приборах.
1.2.3.6. Схема включения транзистора с общим коллектором (ок)
Особое место из всех схем включения транзистора занимает схема с ОК, где входным током является ток базы, а выходным ток эмиттера. По аналогии с предыдущими схемами включения схема с ОК имеет вид, представленный на рис. 1.2.8, а. Однако такое подключение источников и к выводам транзистора создает инверсный режим его работы, что приводит к значительному уменьшению значения коэффициента передачи тока эмиттера , а следовательно и . Поэтому на практике применяют схему с ОК, приведенную на рис. 1.2.8, б, в которой обеспечивается нормальный режим работы транзистора и сохранение тока базы – входным, а тока эмиттера – выходным.
а) б)
Рис.1.2.8. Включение биполярного транзистора p-n-p (а) и n-p-n (б) типов по схеме с ОК
Так как нагрузка в схеме с ОК включена в эмиттерную цепь, то эта схем чаще называется схемой эмиттерного повторителя.
1.2.3.7. Параметры транзистора с ок
В схеме с ОК:
коэффициент усиления тока
, (1.2.22)
т.е. схема с ОК имеет ;
-входное сопротивление
; (1.2.23)
-коэффициент усиления по напряжению
, (1.2.24)
т.е. .
Таким образом, схема с ОК (схема эмиттерного повторителя) имеет значительно большее значение входного сопротивления, чем любая другая схема включения транзистора, и усиливает сигнал по току и мощности. Большое значение входного сопротивления с ОК предопределяет широкое применение на практике эмиттерного повторителя в качестве согласующего устройства.
1.2.4. Эквивалентные схемы транзисторов
1.2.4.1. Эквивалентная схема транзистора в виде модели Эберса-Молла
Эквивалентные схемы применяются для анализа цепей, содержащих транзисторы.
Исходя из того, что биполярный транзистор есть совокупность двух встречно включенных взаимодействующих p-n-переходов, его можно представить в виде эквивалентной схемы на постоянном токе. Эквивалентная схема биполярного транзистора на постоянном токе, являющаяся нелинейной физической моделью биполярного транзистора, представленная на рис. 1.2.9, называется моделью Эберса-Молла.
Рис. 1.2.9. Эквивалентная схема транзистора в виде модели Эберса-Молла.
Представленная модель характеризует только активную область транзистора, не учитывая его пассивную (паразитную) область. Данная эквивалентная схема хорошо отражает обратимость транзистора – принципиальную равноправность обоих его переходов. Собираемые токи в данной модели обозначаются с помощью источников тока. Как видно из рис.1.2.9:
, (1.2.25)
где и - токи инжектируемых носителей (входной и выходной соответственно), и - токи собираемых носителей, и - статические коэффициенты передачи тока соответственно при нормальном и инверсном режиме.
Исходя из (1.1.8) можно записать выражения для токов инжектируемых носителей:
(1.2.26)
Подставив (1.2.26) в (1.2.25), найдем разность токов эмиттера и коллектора, которая составляет ток базы, и в результате получим:
. (1.2.27)
Выражение (1.2.27) является математической моделью транзистора и составляет основу для анализа его работы. Токи и - это тепловые токи, а не обратные токи переходов. На рис 1.2.10. представлена эквивалентная схема по постоянному току для транзистора, включенного по схеме с ОБ.
Рис. 1.2.10. Эквивалентная схема транзистора по постоянному току, включенного по схеме с ОБ
Рассмотренная выше физическая модель биполярного транзистора по своей сути нелинейна и обычно применяется для анализа работы транзистора только при больших изменениях напряжения и тока.
Для транзистора, включенного по схеме с ОЭ, эквивалентная схема по постоянному току представлена на рис.1.2.11.
Рис. 1.2.11. Эквивалентная схема транзистора по постоянному току, включенного по схеме с ОЭ
В этой схеме параметры транзистора составляют: rб=200...300Ом, r*к.диф=5...10кОм, = 10...300.